Гидромеханического и теплового подобия

Комплексы характеризуют изменение соответственно скорости и температурного поля во времени в направлении определяющего размера (l) и являются определяющими для нестационарных процессов.

- мера отношения сил инерции к динамическому напору ( - удельный вес). При изучении теплообмена в вынужденном потоке критерий Фруда исключается из рассмотрения вследствие весьма малого влияния сил тяжести на поля скоростей и давлений.

В случае естественной конвекции он учитывается как определяющий, но преобразуется в критерий Грасгофа:

где - температурный коэффициент.

Критерий Грассгофа характеризует соотношение между подъемной силой, обусловленной различием плотности в отдельных точках неизотермического потока, и силами вязкого трения:

- мера отношения сил инерции к силам вязкого трения.

Критерий Рейнольдса (Re) является определяющим при теплообмене с вынужденным движением теплоносителя. Это комплекс кинематического подобия поля скоростей. Его величина характеризует режим движения жидкости или газа.

- определяет отношение перепада статических давлений (гидравлического сопротивления) в потоке и динамического напора, т.е. характеризует динамическое подобие. Критерий Эйлера является неопределяющим, так как является функцией процесса. Как показывают исследования, для вынужденного потока его величина и поэтому в критериальные уравнения не включается.

- характеризует соотношение конвективного переноса тепла в потоке и тепла, поступающего путем теплопроводности. Критерий Пекле является определяющим. Он представляет собой комплекс кинематического подобия поля температур.

Сравнение комплексов Ре и Re, выполняющих одинаковое назначение для полей температур и скоростей, вводит новый критерий – Прандтля:

Это определяющий критерий, характеризующий подобие полей температур и скоростей. Такое подобие полностью соблюдается, если Ре =Re, () или Pr =1. Он содержит физические величины и тем самым тоже является физической константой вещества. Для некоторых капельных жидкостей (вода, масло, глицерин и др.) с ростом температуры величина Pr сильно уменьшается. Для газов значение Pr практически зависит только от их атомности.

Для одноатомных газов Pr = 0,67; для двухатомных Pr = 0,72; для трехатомных Pr = 0,80; для четырех и многоатомных Pr = 1,00.

- характеризует соотношение между интенсивностью теплоотдачи и интенсивностью теплопроводности в пограничном слое потока. Коэффициент теплоотдачи a, который входит в структуру комплекса Nu, всегда является величиной искомой в конвективном теплообмене. Вследствие этого критерий Нуссельта всегда является определяемым в процессах теплоотдачи.

Поиск по сайту: